Общество19 декабря 2020 12:21

Одиночки из наномира изменят цивилизацию

Союз «Молодые профессионалы (Ворлдскиллс Россия)» развивает прорывную компетенцию «Квантовые технологии»
Горшков Михаил
Фото предоставлены пресс-службой Ворлдскиллс Россия

Фото предоставлены пресс-службой Ворлдскиллс Россия

Мобильными телефонами и компьютерами мы пользуемся благодаря первой квантовой революции, свершившейся в середине прошлого века и развитием полупроводниковой техники. В работу полупроводников одновременно включено безмерно большое количество квантов.

Мы с вами живем во время второй квантовой революции. Ее принципиальное отличие от первой в том, что передачей информации занимается не «коллектив» частиц, а квант-одиночка.

- Компетенция «Квантовые технологии» была впервые включена в программу чемпионата по стандартам WorldSkills в 2017 году по инициативе Российского квантового центра и компании QRate. Потому что в будущем потребуются люди, которые смогут работать с уникальным оборудованием, применяемым в медицине (это диагностика заболеваний и разработка лекарств, возможная благодаря точному моделированию сложнейших химических реакций и биологических процессов), в финансовой и телекоммуникационной отраслях, а также в оборонной, автомобильной и космической промышленности — то же моделирование откроет путь к новым материалам, возможностям автоматического управления и многому другому, - рассказала менеджер компетенции, заместитель директора по развитию Российского квантового центра Людмила Стефаненко.

Фото предоставлены пресс-службой Ворлдскиллс Россия

По ее словам, Национальная квантовая лаборатория помогает школьникам освоить эту научную область в кружке по квантовой физике для 10–11 классов. Там проводятся еженедельные занятия по системе индивидуального обучения, лабораторные работы, экскурсии по исследовательским лабораториям Российского квантового центра, лекции и встречи с ведущими квантовыми физиками мира.

Основная же подготовка кадров связана с университетами. Квантовым компетенциям обучают в технических и технологических вузах России: МИФИ, МГТУ им. Н.Э. Баумана, Томском государственном университете, Южном федеральном университете и др. Четыре из семи структур, входящих в Национальную квантовую лабораторию – это ведущие научно-исследовательские организации: ВШЭ, МИСиС, МФТИ и Физический институт им. П.Н.Лебедева. Все они заинтересованы в том, чтобы выпускать квалифицированных квантовых технологов.

А готовить их нужно сейчас как можно больше. Потому что с каждым годом к квантовой гонке присоединяются все больше компаний и стран. Квантовые компьютеры анонсировали Google и IBM. Недавно к гонке подключилась Индия с многомиллиардным бюджетом на создание квантового компьютера.

- Двадцать лет назад говорили, что квантовый компьютер появится через 50-60 лет, пять лет назад - что через 15. В этом году уже говорят, что квантовое превосходство достигнуто, то есть, способность решить задачу, которая находится за пределами возможностей суперкомпьютеров. Судя по информационному фону, уже в ближайшие годы появится если не полноценный, то применимый для решения относительно простых задач квантовый компьютер, - рассказал эксперт компетенции, старший научный сотрудник Российского квантового центра Вадим Родимин.

Фото предоставлены пресс-службой Ворлдскиллс Россия

Дело в том, что квантовый компьютер будет обрабатывать информацию на порядки быстрее кремниевых машин. Хорошо! Но и плохо: хакнуть любой код ему не составит труда. Но защиту, основанную на квантовой криптографии, он не проломит.

Специалисты компетенции «Квантовые технологии» как раз и должны обеспечить защиту канала связи.

- На соревнованиях надо было собрать и запустить установку для генерации квантового ключа, - рассказала победительница чемпионата мира WorldSkills Kazan 2019 Анисия Клименко, -Задание состояло из нескольких модулей. Сначала надо было сварить специальным аппаратом для сварки оптоволокна квантовый канал, приварить коннекторы к катушке, измерить потери. Потом - собрать оптическую схему, встроить ее в установку, правильно установить лазер- детектор, правильно настроить все параметры установки. И в конце – «завести» генерацию квантового ключа.

Фото предоставлены пресс-службой Ворлдскиллс Россия

Измерить и просчитать одиночный квант непросто. Даже если злоумышленник попытается это сделать, то канал связи начнет как бы разрушать сам себя, выдавать ошибки, по которым будет выявлена попытка взлома. Так что перехватить ключ просто невозможно.

- Некоторые банки с нашей помощью сейчас создают тестовые линии связи между офисами. Сейчас «Ростелеком» рассматривает проект «Ландау» по созданию опорной линии связи Москва-Удомля. – привел примеры Вадим Родимин.

-В 2020 году правительство РФ утвердило дорожную карту по квантовым вычислениям. В рамках этого документа будет реализован национальный проект по созданию квантового компьютера на 4 платформах, а также программное обеспечения и алгоритмов, - сообщила Людмила Стефаненко, -Попасть в лучшие команды по созданию квантового компьютера - «Росатома», Google, IBM, Alibaba – можно, став чемпионом в компетенции «Квантовые технологии». Участники соревнуются в умении программировать на квантовом компьютере и настраивать сеть абсолютно безопасной передачи данных, что позволит им быть на острие технологий еще долгое время.

Фото предоставлены пресс-службой Ворлдскиллс Россия

ГДЕ ЕЩЕ ПОНАДОБЯТСЯ СПЕЦИАЛИСТЫ КВАНТОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ?

Сенсорика

Квантовые сенсоры позволят до микрона измерять электромагнитное поле. Это значит, что можно будет, например, подробно считывать все процессы, которые происходят в биологической ткани. Томографы на такое и близко не способны.

С помощью квантового сенсора можно будет снимать показатели гравитационного поля для поиска полезных ископаемых.

Метрология

Квантовая технология позволит создать компактные и сверхточные приборы геопозиционирования. Установленные на спутники, они дадут возможность ориентироваться на поверхности Земли с точностью до миллиметра. А это значит, что многие процессы, для которых точность критична, можно будет автоматизировать. Беспилотным автомобилям, например, это не помешает.